直流电机主磁极绕组故障分析与处理方案

【学习任务】（1）正确分析直流电机主磁极绕组的故障原因。

（2）正确进行直流电机主磁极绕组的日常维护。

图12－4　电枢绕组接地检查

（a）试验灯法；（b）毫伏表法

主磁极绕组为直流电机提供了主磁场，换向极绕组与补偿绕组则是专为改善直流电机的换向而设置的。这些绕组一旦出了故障，都将严重影响直流电机的正常运行。

主磁极绕组、换向绕组、补偿绕组最常见的故障是匝间短路、绕组接地，这些会引起电机换向火花大、绝缘电阻值有明显下降，甚至为零，使电机不能正常工作。绕组接头松动、断线也时有发生。

绕组匝间短路，若故障点不严重，则可将铜瘤等部分锉掉，用玻璃丝布将匝间损坏部分补强；若匝间绝缘损坏较严重，但绕组线圈良好，则要将全部匝间绝缘剔除，重新垫匝间绝缘；若匝间绝缘严重损坏，引起线圈烧毁，则须重新更换损坏的绕组线圈。

绕组对地故障，若故障不严重，则可将故障点剔除干净，用相同的绝缘材料包扎好，然后用绝缘漆涂刷，进行干燥处理及检验；若故障严重，则应将全部对地绝缘剥除，使用同等级绝缘材料包扎。如果线圈对地故障造成铜线截面减小，则应用银焊条或铜焊条进行补焊、锉平，打磨光滑后重新包扎绝缘，再将线圈套在铁芯上，进行整体浸漆。对于损坏特别严重的则应更换新品。

直流电动机的励磁方式有他励、并励、串励和复励四类；直流发电机的励磁方式有他励和自励两类。自励发电机又可按其励磁绕组与电枢绕组的连接方式不同，分为并励、串励和复励三种情况。由于连接方式比较复杂，所以表现出的故障现象也有所不同，以下就其常见故障进行讨论。

1.主磁极绕组短路故障分析

造成主磁极绕组线圈短路的主要原因是绝缘老化，工作环境恶劣，灰尘特别是金属粉尘沉积绕组表面，使电机绝缘等级降低。另外，也有运行过程中的机械磨损等原因。

当主磁极绕组出现部分线圈短路后，由于励磁电阻减小、励磁电流增大，从而使励磁损耗增大，线圈发热加剧，短路点的绝缘垫被损坏，甚至绕组线圈烧毁。(www.xing528.com)

由于匝间短路，使各主磁极的磁动势均匀，无故障磁极的磁动势大于故障磁极，这就造成合成磁场严重畸变，一方面使换向恶化、火花增大；另一方面，使电枢各支路感应电动势失去平衡，造成电枢绕组支路间的环流随短路匝数的增多、损坏程度的加剧而增大，这无形中又增大了电枢回路的有功损耗。另一个重要参数电磁转矩也会因磁场不对称而分布失衡，这就会使直流电机运行异常、磨损加剧，出现同周性的振动噪声。

由于主极线圈的短路，磁通下降，其机械特性变“软”，转差率增大，直流电机转速随负载的波动而增加，会影响生产及加工精度。

若只是复励电动机（实际常用的为积复励磁）串励绕组的部分匝间短路，会使串励磁通减小，其合成主磁通减小（补偿减少），机械特性要变“硬”，从而使电动机的转速升高，负载越大则其转速变化越明显。若带的是恒转矩负载或重载，这时的电枢电流要超过额定值，电动机发热增大，甚至过流跳闸。

应急处理方式：仔细检查，寻找出短路线圈，若只存在于表面，而且匝数少，则可做适当的修复处理；若损坏严重，则要更换。

2.主磁极绕组断路故障分析

直流电机在整个运行过程中是决不允许励磁断路的，否则将造成“飞车”重大事故，其断路故障大多出在操作控制失误等情况下。

对于未启动的直流电动机，若励磁绕组断路，主磁场还未建立，基本无启动转矩，电动机不能启动，由于此时的电枢电流为堵转电流，故电枢绕组发热，温升较快，还会出现较大的振动声；对于直流发电机，即使达到了额定运行转速，也无电压输出，此时检查励磁监测电流表的读数为零。对于自励发电机，若主磁极绕组的线圈断路，则只能输出很小的剩磁电压。

若是复励电动机的串励磁线圈因接头松动造成的断路，这时的电枢电流为零（串励绕组是与电枢绕组相串联的），无启动转矩，电动机无法启动。若是运行中的直流电动机串励磁线圈断路，则电动机迅速停转。

若是复励发电机串励磁线圈断路，检测时会发现励磁电流（并励绕组电流）正常，转速正常，但端压输出为零。

由于主励磁断路大多由励磁回路的调节电阻、控制开关等连接松动引起，停机后用校线灯或万用表欧姆挡分段检测即可查出断路点。对于断路的处理也较容易，找出断路点后，紧固连接，重新恢复绝缘即可，对于断路损坏的控制开关等应更换。